WO2013102471A1

WO2013102471A1 - Rückschlagventil

Info

Publication number: WO2013102471A1
Application number: PCT/EP2012/004419
Authority: WO
Inventors: Matthias Zimmermann; Oliver RANG; Andreas Wild
Original assignee: Volkswagen Aktiengesellschaft
Priority date: 2012-01-07
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2013-07-11
Also published as: CN104350315A; DE102012000215A1; CN104350315B; DE102012000215B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rückschlagventil mit einem Ventilgehäuse und einem in dem Ventilgehäuse beweglich gelagerten, über ein Federelement (16) belasteten Ventilkörper (14) und ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse außenseitig mit einem Zapfen (18) versehen ist, der Mittel zur Fixierung des Zapfens (18) in einer Öffnung eines Bauteils aufweist.

Description

Beschreibung

Rückschlagventil

Bei Rückschlagventilen handelt es sich um weitverbreitete Maschinenelemente, mit denen die Strömung von Fluiden in hydraulischen oder pneumatischen Systemen auf einfache Weise steuerbar ist.

Rückschlagventile weisen ein Ventilgehäuse und mindestens einen in dem Ventilgehäuse beweglich gelagerten, über ein Federelement belasteten Ventilkörper auf. Der Ventilkörper wird von dem Federelement gegen einen Ventilsitz gedrückt, wodurch ein Durchfluss des Fluids durch das Ventilgehäuse verhindert wird. Bei einem Überdruck in dem hydraulischen oder pneumatischen System auf der dem Federelement gegenüberliegenden Seite des Ventilkörpers wird der Ventilkörper gegen die Kraft des Federelements von dem Ventilsitz abgehoben und ein Durchfluss des Fluids durch das Rückschlagventil freigegeben. Sinkt der Druck wieder weit genug ab, sorgt das Federelement für ein erneutes Verschließen des Rückschlagventils, indem der Ventilkörper in den Ventilsitz gedrückt wird.

In vielen hydraulischen oder pneumatischen Systemen kommen eine Vielzahl von

Rückschlagventilen zum Einsatz. Daher wird vielfach gefordert, dass die eingesetzten

Rückschlagventile zum einen kostengünstig sind und sich zudem auch einfach in dem hydraulischen oder pneumatischen System montieren lassen.

Ein kostengünstig herzustellendes Rückschlagventil ist beispielsweise aus der

DE 10 2006 007 583 A1 bekannt. Bei dem dortigen Rückschlagventil besteht das Ventilgehäuse aus zwei Gehäuseteilen, die über eine Rastverbindung miteinander verbunden sind. Zur Herstellung des Rückschlagventils kann der als Kugel ausgebildete Ventilkörper und das als Schraubenfeder ausgebildete Federelement in das eine der Gehäuseteile eingelegt und dieses durch die Rastverbindung mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden werden. Ventilkörper und Federelement sind dann gegen einen Verlust gesichert.

Bei dem aus der DE 10 2006 007 583 A1 bekannten Rückschlagventil ist vorgesehen, dieses zur Montage in eine hinsichtlich ihres Durchmessers abgestufte Bohrung eines Bauteils eines hydraulischen oder pneumatischen Systems einzuschieben, bis ein erstes Ende des

Ventilgehäuses auf einem Absatz zum Aufliegen kommt. Dann wird das Rückschlagventil mittels eines Sprengrings gesichert, der an der zweiten Seite des Rückschlagventils anliegend in eine ringförmige Nut des Bauteils eingreift. Hierbei handelt es sich um eine schnelle und einfach Art, ein Rückschlagventil in ein hydraulisches oder pneumatisches System zu integrieren. Probleme bereitet dies jedoch dann, wenn das Einschieben des Rückschlagventils in die abgestufte Bohrung bis zum Erreichen des als Anschlag dienenden Absatzes gegen die Schwerkraft erfolgen muss. Dies erfordert eine manuelle Fixierung des Rückschlagventils bis zum Einsetzen des Sprengrings. Ein Monteur hat demnach regelmäßig für die Montage des Sprengrings nur eine Hand zur Verfügung, wodurch dieses erschwert wird.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rückschlagventil anzugeben, dass sich einfach in ein hydraulisches oder pneumatisches System integrieren lässt.

Diese Aufgabe wird durch ein Rückschlagventil gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Rückschlagventils sind

Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung. Ein System aus einem erfindungsgemäßen Rückschlagventil sowie einem mit diesem im Verbindung stehenden Bauteil ist Gegenstand des

nebengeordneten Patentanspruchs 11.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Integrierbarkeit eines Rückschlagventils in ein hydraulisches oder pneumatisches System dadurch zu verbessern, dass das Ventilgehäuse mit Verbindungsmitteln versehen ist, die es ermöglichen, das Rückschlagventil durch ein einfaches Zusammenstecken mit dem Bauteil, in das dieses integriert werden soll, zumindest provisorisch zu fixieren. Die nachträgliche vollständige Integration des Rückschlagventils in das hydraulische oder pneumatische System kann dann erfolgen, ohne dass das Rückschlagventil weiter festgehalten werden müsste. Ein mit der Montage beauftragter Monteur hat somit beide Hände frei, um die für die vollständige Integration durchzuführenden Arbeiten auszuführen.

Ein gattungsgemäßes Rückschlagventil mit einem Ventilgehäuse und einem in dem

Ventilgehäuse beweglich gelagerten, über einen Federelement belasteten Ventilkörper ist demnach erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse außenseitig mit einem Zapfen versehen ist, der Mittel zur Fixierung des Zapfens in einer Öffnung eines Bauteils aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückschlagventils ist vorgesehen, dass die Mittel zur Fixierung als ein Übermaß des Zapfens im Vergleich zu den entsprechenden Abmessungen der Öffnung des Bauteils ausgebildet sind, und somit kraftschlüssig wirken. Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass das Übermaß von einer oder mehreren, auf der Außenseite des Zapfens ausgebildeten Rippen ausgebildet ist. Alternativ besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, die Mittel zur Fixierung (ggf.

zusätzlich) formschlüssig auszubilden, beispielsweise in Form einer Rastverbindung.

Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass zumindest der Zapfen zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildet ist. Neben der kostengünstigen Herstellung, die Bauteile aus Kunststoff grundsätzlich ermöglichen, ist der Elastizitätsmodul von vielen Kunststoffen so gering, dass die vorzugsweise vorgesehene klemmende Fixierung des Zapfens in der Öffnung des Bauteils auch problemlos manuell zu erreichen ist.

In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückschlagventils ist vorgesehen, dass das Ventilgehäuse einen ersten, den Zapfen umfassenden Gehäuseteil und einen zweiten Gehäuseteil umfasst, die über eine Steckverbindung miteinander verbunden sind. Die Steckverbindung kann vorzugsweise kraftschlüssig die beiden Gehäuseteile verbinden und/oder als formschlüssig wirkende Rastverbindung ausgebildet sein, bei der ein elastisch auslenkbares Rastelement mit einem Vorsprung oder einer Vertiefung in eine entsprechende Vertiefung oder einen Vorsprung des anderen Teils eingreift.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zumindest der erste Gehäuseteil aus Kunststoff ausgebildet ist. Weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Gehäuseteil als ein den Ventilkörper aufnehmender Gehäusekäfig mit radial bezüglich der Bewegungsrichtung des Ventilkörpers angeordneten Mantelöffnungen ausgebildet ist.

Insbesondere kann der erste Gehäuseteil auch hohlzylindrisch (vorzugsweise mit einem kreisförmigen, jedoch auch einem beliebig anderen Querschnitt), mit einer verschlossenen sowie einer offenen Stirnseite ausgebildet sein, wobei sich der Zapfen von der geschlossenen Stirnseite aus erstreckt. In einem solchen hohlzyliridrischeri Gehäuseteil kann der Ventilkörper und das Federelement bei der Herstellung des Rückschlagventils auf einfache Weise durch die offene Stirnseite in den ersten Gehäuseteil eingebracht werden. Weiterhin bevorzugt ist dann vorgesehen, dass der zweite Gehäuseteile als sich an die offene Stirnseite anschließender Deckel ausgebildet ist. Nach dem Einbringen des Ventilkörpers und des Federelements in den ersten Gehäuseteil können diese somit in dem Ventilgehäuse durch den als Deckel

ausgebildeten zweiten Gehäuseteil fixiert werden.

Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Deckel eine durch den Ventilkörper verschließbare Ventilöffnung aufweist. Ein Rand dieser Ventilöffnung kann demnach einen Ventilsitz für den Ventilkörper ausbilden, so dass in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rückschlagventils vorgesehen ist, dass sich das Federelement zwischen der geschlossenen Stirnseite und dem Ventilkörper abstützt und diesen somit in den von dem zweiten Gehäuseteil ausgebildeten Ventilsitz belastet.

Wie bereits ausgeführt wurde, weist das erfindungsgemäße Rückschlagventil durch den Zapfen Vorteile bei der Montage auf, insbesondere wenn dieses entgegen der Schwerkraft in eine Montageöffnung eingesetzt wird. Die vorzugsweise vorgesehene Ausgestaltung des

Rückschlagventils mit einer Ventilöffnung an einem bezogen auf den Zapfen anderen Ende des Ventilgehäuses kann somit zu einem Rückschlagventil führen, dessen Sperrrichtung der Montagerichtung entgegengesetzt ist.

Ein erfindungsgemäßes System umfasst zumindest ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil und ein Bauteil mit Öffnung zur Aufnahme des Zapfens.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, bei dem das

Rückschlagventil einen hohlzylindrischen ersten und einen in Form eines Deckels

ausgebildeten zweiten Gehäuseteil umfasst, sieht vor, dass der Deckel einen den benachbarten Bereich des ersten Gehäuseteils überragenden Außendurchmesser zur Ausbildung eines Absatzes aufweist und, - weiterhin bevorzugt - dass das Rückschlagventil mit dem Absatz auf einem korrespondieren Absatz der Öffnung aufliegt, wobei die von dem ersten Gehäuseteil entfernt liegende Stirnfläche des Deckels vorzugsweise bündig mit einer Oberfläche des ersten Bauteils abschließt und wobei das Rückschlagventil über ein auf dieser Oberfläche des ersten Bauteils und dieser Stirnfläche des Deckels aufliegendes zweites Bauteil (vorzugsweise ein flächiges Dichtelement, insbesondere ein Dichtblech; weiterhin vorzugsweise mit einer eine Ventilöffnung des Deckels überdeckenden Fluidöffnung) dichtend fixiert ist. Dadurch kann eine konstruktiv einfache und montagefreundliche Möglichkeit der endgültigen Fixierung des Rückschlagventils mit gleichzeitiger Abdichtung erzielt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten

Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 : ein erfindungsgemäßes Rückschlagventil in einer Vorderansicht;

Fig. 2: das Rückschlagventil in einem Längsschnitt; und

Fig. 3: die Integration des Rückschlagventils gemäß der Fig. 1 und 2 in ein Bauteilsystem.

Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Rückschlagventil umfasst ein Ventilgehäuse mit einem ersten Gehäuseteil 10 und einem zweiten Gehäuseteil 12. Innerhalb des Ventilgehäuses ist ein als Kugel (aus Wälzlagerstahl) ausgebildeter Ventilkörper 14 angeordnet, der von einem

Federelement 16 in Form einer Schraubenfeder in einen von dem zweiten Gehäuseteil 12 ausgebildeten Ventilsitz belastet ist.

Der erste Gehäuseteil 10 ist hohlzylindrisch ausgebildet, wobei die eine der zwei Stirnseiten offen und die andere Stirnseite geschlossen ausgebildet sind. Die geschlossene Stirnseite bildet außenseitig einen Zapfen 18 aus, der erfindungsgemäß einer klemmenden Fixierung des Rückschlagventils in einer Bohrung 20 eines Bauteils, in das dieses integriert werden soll, dient.

Über die offene Stirnseite des ersten Gehäuseteils 10 besteht die Möglichkeit, zunächst das Federelement 16 und dann den Ventilkörper 14 in den Innenraum des ersten Gehäuseteils 10 einzubringen. Daraufhin wird der zweite Gehäuseteil 12, der als Deckel für den ersten

Gehäuseteil 10 ausgebildet ist, aufgebracht. Dadurch sind der Ventilkörper 14 und das

Federelement 16 in dem Ventilgehäuse fixiert, und zwar derart, dass der Ventilkörper 14 gegen den von einer Ventilöffnung 38 des zweiten Gehäuseteils 12 ausgebildeten Ventilsitz gedrückt wird.

Die Verbindung zwischen dem ersten Gehäuseteil 10 und dem zweiten Gehäuseteil 12 ist als Rastverbindung ausgebildet. Hierzu ist ein in den ersten Gehäuseteil 10 ragender, ringförmiger Fortsatz 22 umfangsseitig mit einem ringförmigen Vorsprung 24 versehen, der im montierten Zustand des Rückschlagventils in eine entsprechende ringförmige Vertiefung 26 des ersten Gehäuseteils 10 eingreift. Beim Einsetzen des zweiten Gehäuseteils 12 in den ersten

Gehäuseteil 10 ist eine elastische Deformation erforderlich, um den ringförmigen Vorsprung 24 des zweiten Gehäuseteils 12 in die ringförmige Vertiefung 26 des ersten Gehäuseteils 10 einbringen zu können. Diese elastische Verformung wird größtenteils von dem ersten

Gehäuseteil 10 aufgebracht, das aus Kunststoff und insbesondere als spritzgegossenes Bauteil aus Polyamid ausgebildet ist. Im Gegensatz dazu besteht der zweite Gehäuseteil 12 aus Metall (z.B. Aluminium, Edelstahl, etc.) und kann insbesondere durch Drehen hergestellt werden.

In den ersten Gehäuseteil 10 sind insgesamt drei sich nahezu über die gesamte Länge dieses Gehäuseteils 10 erstreckende Mantelöffnungen 28 eingebracht, die als Auslass für ein durch das Rückschlagventil strömendes Fluid dienen. Bei einem hinreichenden Überdruck des Fluids auf der dem ersten Gehäuseteil 10 gegenüberliegenden Seite des zweiten Gehäuseteils 12 drückt das Fluid den Ventilkörper 14 entgegen der Federkraft des Federelements 16 aus dem von dem zweiten Gehäuseteil 12 gebildeten Ventilsitz, wodurch das Fluid über die dann freigegebene ringförmige Öffnung zunächst in den Innenraum des ersten Gehäuseteils 10 strömt und dieses dann über die drei Mantelöffnungen 28 wieder verlässt. Dabei wird der Öffnungsweg des Ventilkörpers 14 von insgesamt drei in den Innenraum des ersten Gehäuseteils 10 ragenden Rippen 30 begrenzt. Diese drei Rippen 30 definieren zudem einen Kreis mit einem Durchmesser der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Federelements 16 entspricht. Dadurch wird das Federelement 16 in radialer Richtung hinreichend spielfrei in dem ersten Gehäuseteil 10 gehalten.

Wie sich aus der Fig. 3 ergibt, kann vorgesehen sein, dass gesamte Rückschlagventil in eine abgestufte Bohrung 20 eines ersten Bauteils eines Bauteilsystems zu integrieren. Bei dem Bauteil handelt es sich beispielsweise um einen Unterkasten 32 einer Getriebemechatronik. Dabei ist der Bohrungsabschnitt mit dem kleinsten Durchmesser dafür vorgesehen, den Zapfen 18 aufzunehmen und diesen klemmend zu fixieren. Hierzu erweist der Zapfen 18 des

Rückschlagventils insgesamt drei sich in Längsrichtung erstreckende, außenseitig angeordneter Klemmrippen 34 auf, die einen Kreis definieren, dessen Durchmesser geringfügig größer als der Innendurchmesser des Bohrungsabschnitts mit dem kleinsten Durchmesser ist. Es besteht somit die Möglichkeit, das Rückschlagventil zunächst schnell und einfach in der Bohrung 20 des Unterkastens (provisorisch) zu fixieren, indem dieses einfach eingesteckt wird, wodurch die klemmende Fixierung zwischen dem Zapfen und dem dazugehörigen Bohrungsabschnitt des Unterkastens hergestellt wird. Dadurch ist das Rückschlagventil auch bei der in der Fig. 3 vorgesehenen Einbaulage, bei der dieses entgegen der Schwerkraft in die Bohrung 20 eingesetzt wird, ohne weitere Hilfsmaßnahmen gegen einen Verlust gesichert. Das Einstecken des Rückschlagventils erfolgt dabei bis in die vorgesehene Endposition, die über das

Anschlagen eines Absatzes des Rückschlagventils, der von einem im Vergleich zu dem

Außendurchmessers des ersten Gehäuseteils 10 vergrößerten Außendurchmesser des zweiten Gehäuseteils 12 ausgebildet ist, an einem entsprechenden Absatz der Bohrung 20, der von einem Durchmessersprung der Bohrung 20 ausgebildet ist. Die vollständige Integration kann dann erfolgen, ohne dass das Rückschlagventil in dem Unterkasten 32 gehalten werden muss. Die Ausgestaltung des Zapfens 18 mit den Klemmrippen 34 weist den Vorteil auf, dass zwischen der Wand des als Sackloch ausgebildeten entsprechenden Bohrungsabschnitts und dem Grundkörper des Zapfens 18 ein (unterbrochener) Spalt verbleibt, durch den die durch das Einstecken des Zapfens 18 verdrängte Luft entweichen kann.

Die vollständige Integration sieht vor,, die von dem Unterkasten 32 sowie dem zweiten

Gehäuseteil 12 ausgebildete bündige Fläche durch ein zweites Bauteil des Bauteilsystems, konkret ein Dichtelement in Form eines Sickenblechs 36 (Alternative: ein oder mehrere O- Ringe), das eine die Ventilöffnung 38 in dem zweiten Gehäuseteil 12 überdeckende

Fluidöffnung aufweist, gegenüber einem Oberkasten 40 der Getriebemechatronik, der gegen den Unterkasten 32 verspannt wird, abzudichten. Auch der Oberkasten 40 weist hierzu an entsprechender Stelle eine die Ventilöffnung 38 in dem zweiten Gehäuseteil 12 überdeckende Fluidöffnung auf. Das Sickenblech 36 sorgt zudem für einen möglichst spielfreien Sitz des gegen den Absatz der Bohrung 20 gedrückten zweiten Gehäuseteils 12 und gleicht Toleranzen aus. Das erste Gehäuseteil 10 hat dagegen Spiel (z.B. max. 0,5 mm) zu dem in dem

Unterkasten 32 ausgebildeten Absatz, wird jedoch durch den zweiten Gehäuseteil 10, mit dem dieser über die Rastverbindung fixiert ist, gehalten.

Oberkasten 40 und Unterkasten 32 der Getriebemechatronik sind Teil eines hydraulischen oder pneumatischen Systems. Das integrierte Rückschlagventil ermöglicht dabei im Fall einer Speicherladung einen Fluss des Fluids von dem Oberkasten 40 zu dem Unterkasten 32 und sperrt in entgegengesetzter Richtung.

Bezugszeichenliste

erster Gehäuseteil

zweiter Gehäuseteil

Ventilkörper

Federelement

Zapfen

Bohrung

Fortsatz

Vorsprung

Vertiefung

Mantelöffnung

Rippe

Unterkasten

Klemmrippe

Sickenblech

Ventilöffnung

Oberkasten

Claims

Ansprüche

Rückschlagventil mit einem Ventilgehäuse und einem in dem Ventilgehäuse beweglich gelagerten, über ein Federelement (16) belasteten Ventilkörper (14), dadurch

gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse außenseitig mit einem Zapfen (18) versehen ist, der Mittel zur Fixierung des Zapfens (18) in einer Öffnung eines Bauteils aufweist.

Rückschlagventil gemä Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Fixierung ein Übermaß des Zapfens (18) relativ zu den entsprechenden Abmessungen der Öffnung des Bauteils umfassen.

Rückschlagventil gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Übermaß von einer oder mehreren auf der Außenseite des Zapfens ausgebildeten Klemmrippen (34) ausgebildet ist.

Rückschlagventil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass der Zapfen (18) zumindest teilweise aus Kunststoff ausgebildet ist.

Rückschlagventil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse einen ersten, den Zapfen (18) umfassenden Gehäuseteil (10) und einen zweiten Gehäuseteil (12) umfasst, die über eine

Steckverbindung miteinander verbunden sind.

Rückschlagventil gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet. dass der erste

Gehäuseteil (10) aus Kunststoff ausgebildet ist.

Rückschlagventil gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäuseteil (10) als ein den Ventilkörper (14) aufnehmender Gehäusekäfig mit radial bezüglich der Bewegungsrichtung des Ventilkörpers (14) angeordneten Mantelöffnungen (28) ausgebildet ist.

Rückschlagventil gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäuseteil (10) hohlzylindrisch mit einer verschlossenen sowie einer offenen Stirnseite ausgebildet ist, wobei sich der Zapfen (18) von der geschlossenen Stirnseite aus erstreckt, und der zweite Gehäuseteil (12) als sich an die offene Stirnseite

anschließender Deckel ausgebildet ist.

9. Rückschlagventil gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel eine durch den Ventilkörper (14) verschließbare Ventilöffnung (38) aufweist.

10. Rückschlagventil gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das

Federelement (16) zwischen der geschlossenen Stirnseite und dem Ventilkörper (14) abstützt und den Ventilkörper (14) in einen von einem Rand der Ventilöffnung (38) ausgebildeten Ventilsitz belastet.

11. System aus einem Rückschlagventil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einem (ersten) Bauteil mit Öffnung zur Aufnahme des Zapfens (18).

12. System gemäß Anspruch 11 mit einem Rückschlagventil gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel einen den benachbarten Bereich des ersten Gehäuseteils (10) überragenden Außendurchmesser zur Ausbildung eines Absatzes aufweist.

13. System gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil mit dem Absatz auf einem korrespondieren Absatz der Öffnung aufliegt, wobei die von dem ersten Gehäuseteil (10) entfernt liegende Stirnfläche des Deckels bündig mit einer Oberfläche des ersten Bauteils abschließt und wobei das Rückschlagventil über ein auf dieser Oberfläche des ersten Bauteils und dieser Stirnfläche des Deckels aufliegendes zweites Bauteil dichtend fixiert ist.